Question:
Pourquoi la filtration sous pression n'est-elle pas populaire par rapport à la filtration sous vide?
Francis L.
2019-07-09 19:55:49 UTC
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Je souhaite construire un appareil de filtration sous vide avec une pompe à vélo, mais il est très difficile d'en trouver un qui puisse être facilement converti en pompe à vide. Cela a incité l'idée de simplement construire une version inversée où la pression supérieure à la pression atmosphérique oblige le liquide à s'écouler à travers le filtre. Je remarque que la filtration sous pression est rarement mentionnée dans les articles, contrairement à la filtration sous vide. Y a-t-il une raison à ce manque de popularité ou une raison pour laquelle un tel appareil de bricolage ne fonctionnerait probablement pas?

Se pourrait-il que le vide soit nécessaire pour sécher la pâte qui se forme au début parce qu'il améliore l'évaporation?

Je suppose que c'est parce que les gens ont généralement des lignes de vide dans les laboratoires, mais pas des lignes à haute pression.
@IvanNeretin Chaque laboratoire que j'ai vu a une alimentation en air pressurisé de 5 ou 10 bars, provenant d'un gros compresseur au sous-sol.Non?Une ligne de vide nécessite généralement une pompe dans la même pièce, ce qui nécessite beaucoup de maintenance.Dans mon ancien institut, nous n'avions que quelques salles avec des lignes de vide, principalement pour les cours de laboratoire inorganique de première année.
@Karl Ensuite, je suppose que nous étions dans différents types de laboratoires.
Non pas pour répondre à votre question, mais peut-être pour résoudre votre problème: vous pouvez acheter une pompe Venturi en plastique en ligne pour moins de 20 $;vous attachez un tuyau, le vissez dans votre robinet, laissez l'eau couler et l'air est aspiré à travers le tuyau (via l'effet Venturi).J'en ai utilisé un moi-même pour la filtration sous vide à domicile, et il semblait atteindre des pressions assez basses.Assurez-vous simplement de ne pas ouvrir l'eau si haut que la pression s'accumule dans vos conduites d'eau et qu'elles fuient.
@IvanNeretin Je pense que oui!;-) Mais pourquoi les utilisez-vous?Tout sauf la chimie de l'eau (ou d'autres solvants à point d'ébullition élevé) serait très compliqué avec l'élimination des déchets, et légèrement dangereux, n'est-ce pas?
Parce que les pièces en verre régulières sont structurellement beaucoup plus fortes lorsqu'elles sont à basse pression - haute pression en raison de leur forme cylindrique / sphérique, mais beaucoup plus faibles structurellement pour maintenir une pression interne élevée.Le pompage de n'importe quel cylindre en verre peut produire des millions de petits shrapners, surtout si vous ne pouvez pas contrôler la pression à l'intérieur.Le pompage sous vide peut être encore dangereux, mais les chances que vous ayez plus de 1 atm entre les deux côtés de la paroi de verre sont assez faibles.
@Karl: à la fois le vide ou l'air sous pression peuvent être utilisés pour entraîner des outils.Le vide en particulier est bon, par ex.pour coussinets de levage et systèmes de fixation.Dans les laboratoires de recherche, alors que de nombreuses applications peuvent nécessiter un "vide", les exigences particulières peuvent différer considérablement de sorte qu'il est préférable de produire localement le "bon" type de dépression: par ex.l'évacuation des dewars ou des détecteurs IR nécessite une pression extrêmement basse mais presque pas de débit, tandis que la filtration nécessite moins de sous-pression mais un débit plus élevé et la capacité de traiter un flux de gaz contaminé.Les outils mécaniques à vide nécessitent un débit élevé, pas de pression extrêmement basse et ...
... aucune attention particulière à l'air contaminé (le système approprié pour cela pourrait être utilisé directement comme pré-vide pour la pompe d'évacuation du détecteur).
@electronpusher Dans certaines universités européennes, ces venturis sur l'eau sont déjà interdits depuis plusieurs années et ont été collectés à la fois dans des laboratoires d'enseignement et de recherche.De l'extérieur des laboratoires (loi) en raison de leur consommation d'eau, ainsi que de la pollution de l'eau;de l'intérieur du laboratoire car leur puissance varie trop si plusieurs pièces sur un étage les engagent.
@cbeleites L'évacuation des dewars ou des détecteurs IR nécessite une turbo pompe dédiée, coûtant des dizaines de k €, ce n'est pas de cela dont nous parlons ici.Je suis d'accord sur le fait qu'une ligne de vide (20-50 mbar) est potentiellement utile, mais j'ai rarement vu un instrument moderne l'utiliser.Je serais intéressé d'entendre parler des utilisations réelles et actuelles.Le laboratoire ordinaire dispose aujourd'hui d'une pompe à membrane portable, qui est utilisée plusieurs fois par semaine à des fins de filtration.Schlenk, bien sûr, mais c'est encore une autre histoire.
@Karl:, la grande majorité des systèmes d'air pressurisé et de vide à l'échelle de la maison que j'ai vus étaient plutôt mécaniques (y compris des tables stabilisées pour l'instrumentation analytique - mais il s'agissait sans doute de l'instrumentation optique, juste utilisée pour analyser des échantillons chimiques) qu'à des fins chimiques.Et l'air pressurisé est plus courant que les conduites à vide.J'ai vu des coussinets de levage sous vide en action dans l'industrie chimique pour soulever / manipuler des barres de métaux précieux.Ma * prédiction * (et mon rêve en tant que spectroscopiste travaillant avec des échantillons biologiques) pour un avenir pas trop lointain est, cependant, que ..
... la technologie d'automatisation qui devient plus petite maintenant comme les machines pick & place (elles fonctionnent avec une aspiration sous vide, pas sûr de la pression, cependant) deviendra disponible pour nous sous la forme d'échantillonneurs automatiques pour les pièces solides, tout comme les robots de pipetage le sont déjà.Je pense qu'ils viendront avec leur propre pompe à vide.Et je suis tout à fait d'accord que pour la plupart des laboratoires de chimie, les pompes à membrane sont la meilleure solution pour la filtration, car vous n'avez qu'à vous soucier de ce qui se passe dans votre laboratoire (c'est-à-dire quel déversement / contamination / gaz pénètre dans la pompe).
Cinq réponses:
#1
+41
jeffB
2019-07-09 21:39:34 UTC
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Il est beaucoup plus facile d'assembler un système sûr sous pression externe qu'un système sûr sous pression interne. Les flacons et tubes convexes résistent mieux à la pression externe qu'à la pression interne. Si quelque chose fuit ou se brise, vous avez de l'air qui pénètre dans le système, plutôt que des réactifs et des produits qui explosent. D'ailleurs, si vous avez assemblé des éléments avec des joints en verre dépoli, des bouchons en caoutchouc ou des bouchons, le vide interne (pression externe) fonctionne pour les maintenir ensemble, tandis que la pressurisation de l'intérieur du système a tendance à les séparer. .

Notez également qu'un système de vide ne sera jamais sous plus d'une atmosphère de pression externe. Avec un système pressurisé, vous avez besoin d'un moyen de limiter la pression à des niveaux sûrs, et vous devez vous assurer de connaître ces niveaux.

En outre, il est plus facile d'appliquer plus d'échantillon sur le filtre s'il n'est pas sous pression, ou de le laver avec une solution fraîche.Vous devez éteindre la pompe lorsque vous souhaitez éliminer le filtrat.La chromatographie flash fonctionne avec une pression sur le lit de la colonne plutôt qu'avec un vide appliqué à la sortie de la colonne.
#2
+10
ChemEPhD
2019-07-10 01:07:52 UTC
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La filtration sous pression est couramment utilisée dans les applications industrielles en dehors du laboratoire. Dans ce cas, les cuves et les lignes de traitement sont généralement en métal ou en plastique et peuvent être facilement conçues pour fonctionner à une pression donnée. D'un point de vue technique, la filtration sous pression offre la possibilité d'avoir une force motrice plus élevée et vous permet de limiter la surface de filtre requise. Avec la filtration sous vide, la force motrice à travers le filtre est limitée à 1 atmosphère. Les filtres à pression peuvent être conçus en toute sécurité pour fonctionner à des pressions beaucoup plus élevées.

#3
+7
cbeleites unhappy with SX
2019-07-10 14:33:57 UTC
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Je voudrais développer certains points qui ont été mentionnés dans les commentaires de @IvanNeretin, @Karl et @electronpusher, mais IMHO mérite plus d'attention:

  • Comme @electronpusher a commenté, les pompes à aspirateur (Venturi) sont bon marché et facilement disponibles.

    Elles sont également très robustes: chaque pompe est généralement fabriquée à partir d'un seul matériau, et une gamme de matériaux (laiton, PP, verre) est disponible. Cela permet d'en obtenir un pour à peu près n'importe quel type de solvant - pas de soucis pour les membranes de pompe, etc. avec une bonne alimentation en eau, vous pouvez vous approcher assez près de la pression de vapeur (soit de l'eau entraînant la pompe, soit de votre solvant / éluant / milieu de lavage).
    Oui, les gaz d'échappement sont libérés et se mélangent à l'eau. Cependant, vous pouvez vous occuper des deux localement: collecter l'eau pour un traitement approprié et travailler sous une hotte correctement équipée pour faire face aux substances en question.

  • En revanche, un système d'aspiration à l'échelle de la maison signifie que vous devez vraiment vous assurer que aucun gaz d'échappement ne pénètre dans ce système d'aspiration où il peut se condenser et / ou mélanger avec d'autres gaz d'échappement ou de l'air provenant d'autres sorties pour former des mélanges corrosifs ou dangereux (combustion!).
    Toute erreur ici peut être très coûteuse et dangereuse.
    (Remarque: assurez-vous toujours qu'une sortie de vide est destinée à un usage "chimique" et pas seulement à des fins d'atelier / de fabrication / de manutention comme les systèmes pneumatiques avec coussinets de levage ou coussinets de fixation)

  • @jeffb et @KarstenTheis ont déjà expliqué les avantages pratiques et sécuritaires de travailler avec le vide en laboratoire plutôt qu'avec une pression positive.
    De plus, les conduites d'air sous pression fournissent souvent huilé air : il n'est jamais prudent de supposer que l'air sous pression est "juste" de l'air.
    C'est bon pour les outils de pression (qui ont autrement besoin d'un graisseur supplémentaire) et aussi moins cher à produire. Il existe des compresseurs sans huile et des systèmes de déshuilage qui produisent de l'air sans huile pour toute la maison, mais il est généralement plus économique d'opter pour de l'air pressurisé huilé en général et de ne déshuiler que la partie de l'air sous pression qui a vraiment besoin d'être sans huile et dans la mesure nécessaire. Surtout si ce système d'air sous pression n'est pas exclusivement destiné à un usage en laboratoire de chimie, mais également utilisé pour entraîner des amortisseurs pour tables optiques, système pneumatique et toutes sortes d'outils dans l'atelier mécanique.

    Point bonus: pour cette raison, faites très attention à l'air sous pression que vous utilisez pour le nettoyage (non seulement en termes de chimie, mais également des pièces optiques). Il est parfaitement approprié d'acheter de «l'air de nettoyage» en bouteille coûteux ou d'avoir un compresseur sans huile lorsqu'il y a une sortie d'air sous pression dans le même laboratoire!

#4
+6
DavePhD
2019-07-10 17:36:15 UTC
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La filtration à pression positive est extrêmement courante, probablement encore plus courante que la filtration sous vide.

enter image description here

source: https://andyjconnelly.wordpress.com/2016/09/28/syringe-filters/

#5
+5
foudian1
2019-07-10 22:54:17 UTC
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J'ai travaillé comme étudiant diplômé dans des laboratoires de chimie organique et les lignes de vide et l'air comprimé sont très courants.

La raison pour laquelle la plupart des installations de filtrage utilisent le vide (en particulier pour l'extraction brute après recristallisation) est que la verrerie le fait ne tolère pas très bien la pression.

Nous utilisons la pression de l'air pour accélérer la purification avec des colonnes de chromatographie sur gel de silice emballées manuellement, car l'installation d'un appareil à vide pour chaque tube serait un assle majeur. Mais même dans ce cas, nous utilisons très peu de pression car cela peut casser la colonne. Il existe de la verrerie spécialisée pour cela - elle dispose d'un régulateur de pression en téflon brut avec un joint torique en caoutchouc (qui doit être changé régulièrement pendant qu'il sèche).

Les installations de vide de basse qualité sont relativement faciles à improviser - avec un adaptateur approprié, vous pouvez utiliser votre robinet d'évier domestique comme source d'aspiration. Cette configuration est souvent utilisée pour les rotavapors dans les laboratoires de chimie organique.



Ce Q&R a été automatiquement traduit de la langue anglaise.Le contenu original est disponible sur stackexchange, que nous remercions pour la licence cc by-sa 4.0 sous laquelle il est distribué.
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